普通空心阴极灯的工作原理是：在空心阴极灯的两电极施加一定的电压，形成电场。灯内充有的惰性气体，在常温下总有少数原子电离为自由电子和正离子，在电场的作用下，它们分别向阳极和阴极加速运动，运动过程中与其他原子碰撞，导致原子电离，放出二次电子，使电子、正离子增加，放电现象得到维持，而且，保持放电的工作电压比起辉电压低。阴极内表面在被轰击的过程中，因受热使原子热蒸发逸出，对低熔点易挥发更加明显。同时，具有较大加速运动的正离子群，轰击阴极内表明，使其原子被溅射出来。被溅射和热蒸发出来的阴极内表面的原子进入空心阴极空问内，与放电过程中被加速运动的正离子、二次电子以及气体原子之间发生非弹性碰撞，从而获得能量被激发到高能态。当它回到基态时，以辐射特征波长的形式，将得到的能量释放出来。发生高能级非弹性碰撞时，发射火花线或离子线；发生低能级非弹性碰撞时，发射原子线。空心阴极内相应原子密度越大，碰撞次数越多，产生的特征辐射强度越大。当溅射和热蒸发出的原子扩散后，逸出阴极的数目与相应原子返回阴极内，表面沉积在灯壳壁或其他部位的原子数之间达到平衡时，空心阴极内相应原子密度和放电保持稳定。
